Машинное зрение на страже экологии

В коксовом цехе коксохимического производства Магнитогорского металлургического комбината внедрена система автоматического распознавания газования дверей и газоотводящих стояков верхних строений коксовых батарей.
Главное предназначение системы - улучшение экологической обстановки и повышение безопасности производственных процессов. В основе ее лежат технологии машинного зрения и нейросети, используемые на промплощадке. Проект реализован на коксовых батареях №7-8. Каждая из этих батарей имеет 130 дверей коксовых печей - по 65 с машинной и коксовой стороны. Из-за различных причин - поломки или нарушения уплотнения - через эти двери может происходить газование - несанкционированные выбросы сырого коксового газа, содержащего в том числе такое токсичное соединение как бензапирен.
Ранее контроль утечек сырого коксового газа специалисты коксового цеха осуществляли эпизодически и только визуально. Из-за отсутствия системного подхода не удавалось своевременно устранить очаги газования, что приводило к увеличению выбросов вредных веществ в атмосферу и ухудшению состояния рабочих мест.
Система автоматической фиксации газования, включающая видеокамеры, установленных как на самой батарее, так и в непосредственной близости от нее, а также сложный блок программного обеспечения, позволяет выявить утечку токсичного коксового газа. Всего установлено более 30 видеокамер, способных "видеть" во много раз лучше человеческого глаза, и которые круглосуточно в онлайн-режиме отслеживают и фиксируют газование дверей на коксовых батареях № 7-й и 8-й, а также газование газоотводящих стояков на верхних строениях коксовых батареях № 7, 8, 13 и 14.
Нейронная сеть позволяет определять газование автоматически без участия человека. При малейших отклонениях от нормы программно-аппаратный комплекс фиксирует событие, заносит его в интерактивный журнал и отправляет оповещение на диспетчерский пост с фотографией и указанием времени, номера батареи и печи, где происходит газование. По нормативу технологический персонал должен в течение 10 минут устранить газование, если это не удается, начинается поиск причин и возможных неполадок.
Информация о силе и частоте газования на коксовых батареях заносится в базу данных, где производится ее статистическая обработка, на основании которой можно сделать ряд дополнительных выводов: об износе самой двери, необходимости ее ремонта или замены, эффективности работы персонала, который герметизирует двери. Таким образом, здесь применяется и технология машинного обучения.
Для снижения утечек коксового газа в атмосферу используются не только камеры. Большую роль сыграла замена дверей коксовых печей. На батареях 7 и 8 уже установлены более ста дверей повышенной газоплотности производства японской компании Bluesky, позволяющих практически полностью ликвидировать или максимально локализовать неорганизованные выбросы, выделяющиеся из-за неплотностей дверей. Это существенно снижает выбросы в атмосферу газов и пыли, снижает коксование дверей, а также уменьшает эксплуатационные затраты за счет увеличения срока службы коксовых дверей.
Кроме того, на батареях 7 и 8 была установлена система пневмоуплотнения 260 крышек газоотводящих стояков, полностью исключившая выбросы и облегчившей труд люковых.
Использование современного оборудования в технологических процессах коксования позволило снизить воздействие на окружающую среду, как на промплощадке, так и в Магнитогорске. Улучшилась технологическая дисциплина персонала и состояние рабочих мест, сократились валовые выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, в частности, по оценкам экологов, в результате всех этих мер выбросы бензапирена снизились в сотни раз.